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Infracar          Sendeschaltungen

Zur Bedienung der Fahrzeuge gibt es prinzipiell 2 Möglichkeiten. Einerseits die Bedienung mittels einem oder mehreren Handsendern. Die Bedienung erfolgt hier über Tasten und einer Auswahlmöglichkeit für die Fahrzeuge. Auch der stationäre Betrieb in einer Anlage ist denkbar.
Die andere Möglichkeit ist, die Steuerung der Fahrzeuge über den PC mit einem geeignetem Programm. Dazu ist ist eine Sendeeinheit (interface) zur Übertragung der Steuersignale erforderlich. Für den 'flächendeckenden Betrieb' ist eine höhere Sendeleistung erforderlich. Auch dies ist hier beschrieben.

Handsender

Die hier vorgestelle Variante ist die 'neue' Schaltung. Gegenüber der ursprünglichen Schaltung ist diese jetzt einfacher aufzubauen und hat eine geänderte Fahrzeugauswahl. Wer Interesse an der alten Schaltung hat, findet den alten Beitrag im 'Downloadbereich'.

Hier ein Vorschlag zur Gestaltung eines Handsenders. Die Anordnung der Tasten kann an individuelle Bedürfnisse angepasst werden. Sobald eine Taste gedrückt wird, wird die komplette Information (Adresse und Taste) einmal gesendet. Bei den Geschwindigkeitstasten gilt das auch für das Loslassen. Die Funktionstaster F1 und F2 sind für die Blinker vorgesehen, F3..F6 schalten die restlichen Funktionen. Die LEDs zeigen den aktuellen Zustand an. Für Beschleunigung und Verzögerung gibt es die Varianten 'schnell' oder 'normal'. Das Fahrzeug ändert so lange seine Geschwindigkeit, wie die Taste gedrückt wird. Beim Loslassen wird die aktuelle Geschwindigkeit beibehalten. Die Stopptaste hält das Fahrzeug sofort an. Die Taste 'Not-Halt' wirkt sich auf alle Fahrzeuge aus. Diese Bedienelemente sind der Standard. Welche Funktionen genau mit den einzelnen Funktionstasten verbunden sind, wird letztlich im Empfänger festgelegt.
Mit einem Handsender sind bis zu 16 verschiedene Fahrzeuge steuerbar. Zwischen den einzelnen Fahrzeugen kann durch Ändern der Sendeadresse umgeschaltet werden. Die Adressauswahl erfolgt mit den Tasten A1..A4 in Verbindung mit den Tasten F3..F6. Zum Umschalten drückt man z.B. A2 und gleichzeitig F5. Damit hat man die Adresse 6 eingstellt. Wie die Adressen zugeordnet sind, kann man der nebenstehenden Abbildung entnehmen. In der Praxis wird man sich nicht die eigentliche Adresse des Fahrzeugs merken, sondern eher die Tastenkombination. Nach dem Einschalten des Senders steht dieser immer auf Adresse 0 (A1-F3). Der Controller merkt sich übrigens den Zustand der Funktionstasten und zeigt beim Wechsel der Adresse den für die gewählte Adresse aktuellen Zustand an.

Verschiebung des Adressbereiches (ab März 2004)
Mit dem Handsender sind grundsätzlich 16 Adressen ansprechbar. Wie vorab beschrieben, sind dies die Adressen 0..15. Da jedoch noch weitere Adressen möglich sind, kann der Adressbereich wie folgt verschoben werden:
Gerät einfach einschalten: Adresse 0..15
beim Einschalten A1 gedrückt halten: Adresse 16..31
beim Einschalten A2 gedrückt halten: Adresse 32..47
beim Einschalten A3 gedrückt halten: Adresse 48..63

Für den Fall, dass der Handsender wie bisher mit fest eingestelltem Offset betrieben werden soll, wird der Jumper J1 im Gerät gesteckt, das Gerät einfach eingeschaltet. Der Adressbereich ist jetzt 16..31.

Eine Betriebskontrollanzeige ist nicht vorgesehen. Das Gerät macht jedoch für den Fall, dass keine Funktion aktiviert ist (also keine LED leuchtet) und für ca. 40 Sekunden keine Taste gedrückt wurde, auf sich aufmerksam. Dazu blinkt dann die LED 'F3' alle 5 Sekunden kurz auf.

Der Schaltplan
Zentrale des Handsenders ist der programmierte Mikrocontroller. Die Tasten und LEDs werden direkt vom diesem bedient. Über einen Transistor werden die Sendedioden (LD271) angesteuert. Zur Versorgung eignet sich ein 4,8V Akku oder 4 x 1,5V Batterien (Micro oder Mignon). Die Leuchtdioden 1 und 2 sind für die Blinkerfunktion vorgesehen und daher in grün ausgeführt.

In dieser Schaltung kommt der Controller AT90s4433 zum Einsatz. Hier sei noch einmal ausdrücklich darauf hingewiesen, dass der Controller mit einem Programm versehen werden muss. Erst damit erfüllt er die hier beschriebenen Funktionen. Der programmierte Controller ist exklusiv über Helmut Malinowski zu beziehen.

Aufbau
Der Aufbau richtet sich stark nach den verwendeten Tastern und dem Gehäuse. Wer Erfahrung im eigenständigem Aufbau von Schaltungen hat, hier hier wohl kaum Probleme haben. Wie schon erwähnt, ist der programmierte Controller das einzige 'Spezialteil'.

Fertiggerät
Mittlerweile hat Helmut Malinowski schon mal einen Sender aufgebaut. Künftig wird dieser komplett aufgebaut bei ihm erhältlich sein.

Varianten
Neben unterschiedlichen Ausführungsformen sind auch Sonderwünsche in der Funktionsweise denkbar.
Eine erste Option wurde auf Anregung eines Anwenders eingeführt. So kann der Handsender die Fahrzeugadressen von 16 bis 31 ansprechen. Dazu werden am IC Pin 18 und Pin 19 verbunden (J1). Zu der eigentlich gewählten Adresse wird nun 16 hinzuaddiert. Man muss sich entscheiden, welchen Adressbereich man nutzen möchte und die Brücke ggf. einbauen. Eine Umschaltung der Adressbereiche während des Betriebes ist nicht möglich. Diese Option steht für Controller ab Auslieferung 'Oktober 2003' zur Verfügung.
Weitere Anregungen nehme ich gerne auf und setze sie dann ggf. im Rahmen des Machbaren und Sinnvollen um.

Betrieb mehrerer Sender
Mit den Handsendern wird man, wie bereits erklärt, jeweils auf das zu bedienende Fahrzeug umschalten. Nun ist es denkbar, auch mehrere Handsender einzusetzen. Dabei ist jedoch zu beachten, dass es zu Problemen kommen kann wenn 2 Sender exakt zur gleichen Zeit senden. Der Empfänger 'sieht' die Summe der Signale und kann diese nicht einwandfrei decodieren. In der Praxis bereitet jedoch der Betrieb von 3 bis 4 Sendern keine Probleme.

PC Interface

Schaltplan
Die Sendeeinheit setzt das vom PC generierte Signal in das infracar Sendesignal um. Die Schaltung hat 3 Ausgänge an die jeweils 5 IR Sendedioden (LD 271)in Reihe angeschlossen werden können. Dies sollte genügen um auch größere Anlagen gut zu versorgen. Der Anschluss an den PC erfolgt über ein Kabel mit einer 9 poligen D-SUB Buchse. Die Schaltung ist für den Betrieb an einem 12V Steckernetzteil gedacht. Hier muss in jedem Fall ein separates Netzteil vorgesehen werden, um Potentialprobleme mit dem PC zu vermeiden. Ausserdem ist darauf zu achten, dass wirklich 12V anliegen. Billige Netzteile liefern hier oft höhere Spannungen. Ist dies der Fall sollte etwa pro 2V eine weitere Sendediode in Reihe geschaltet werden.

Herzstück der Schaltung ist der '2313' - mit dem Senderprogramm. Hier kann der Chip mit dem gleichen Programm wie im Sender verwendet werden. Durch die Beschaltung (Pin 16 auf Masse) erkennt das Programm, dass es seinen Dienst im PC-Sender versehen muss und läuft in einem entsprechenden Modus.
Wer bereits die ursprüngliche Version des PC Interfaces in Betrieb hat, kann seine Schaltung entsprechend aufrüsten. Das IC kann weiterverwendet werden.

Aufbau
Dem versierten Elektronikbastler wird der Aubau z.B. auf Lochrasterplatine keine Probleme bereiten. Der programmierte Controller ist bei Helmut Malinowski erhältlich. Auch eine geätzte Platine oder eine fertig abgebaute Schaltung kann man dort bekommen. (siehe nebenstehendes Foto).

Weitere Infos unter: Malinowski - Team

Ansteuerung Automatisierung und mehr
Natürlich arbeitet das Interface nicht nur in Verbindung mit dem Infracar-PC Programm. Es ist durchaus möglich, dazu ein eigenes Programm zu schreiben. Man muss dazu die serielle Schnittstelle ansprechen. Auf PC Ebene sind zum Beispiel Programme wie Visual Basic oder für die DOS Fans Q-Basic geeignet. Andererseits kann man aber auch ganz PC-unabhängig mit Stand-alone Controllern arbeiten. Die 'C-Control' von Conrad electronic und der 'Basic-Tiger' der Firma Wilke-Technology sind hier zu nennen. Gerade für kleine belebte Dioramen ist dies eine gute Möglichkeit zu einem kleinen automatischem Ablauf zu kommen. Schliesslich können diese Bausteine ja auch Eingansssignale verarbeiten und Weichen ansteuern etc. Wer sich mit den vorgenannten Programmen und Bausteinen auskennt wird kaum Probleme haben, den Infracar Sender in sein Konzept einzubinden. Vielleicht sind aber auch die Anbieter von Eisenbahn-Software interessiert, die Steuerung von Autos über das System in ihr Konzept mit aufzunehmen.

     Übertragungprotokoll

Baudrate 2400 8N1

Der gesamte Befehl setzt sich normal aus 3 Bytes zusammen.
1.Byte:Adresse LSB   2.Byte:Adresse MSB   3.Byte:Steuerbyte

Die Bytes sind durch die beiden höchstwertigen Bits gekennzeichnet.
Die Reihenfolge der Übertragung ist jedoch nicht beliebig, sondern
zwingend. Dadurch ergibt sich ein Stück Übertragungssicherheit.

Adresse LSB:
00aaaaaa
Kennung ist "00" danach folgt die Adresse (0..63)

Adresse MSB:
01bbbbbb
Kennung ist "01" danach folgt der MSB Teil der Adresse (0..63)
Diese Adresse ist derzeit generell 0, muss aber übertragen werden !

Steuerbyte:
Hier wird zwischen zwei Arten unterschieden.

Schaltfunktionen:
10cccccc
Kennung ist "10" danach kommen die Zustände der Schaltfunktionen.
Das niederwertigste Bit entspricht Kanal 1

Motorsteuerung und mehr:
11dddddd
Die Kennung für die Motorsteuerdaten ist "11",
die folgenden 6 Bit sind noch weiter unterteilt.

Motor direkt:
11ee1eee
"eeeee" gibt die PWM Rate in 32 Schritten an. Die "1" mittendrin ist kein
Tippfehler sondern muss entsprechen "zwischengefummelt" werden.

Motor Beschleunigung / bremsen
11000ppp
"ppp" ist der Fahrbefehl.  0....7
Dabei bedeuten:
0: Stop PWM sofort auf null
1: Keine Änderung
2: Stark bremsen
3: Bremsen
4: Beschleunigen
5: Stark beschleunigen
6: reserviert
7: reserviert
Beschleunigen und Bremsen wird durchgeführt bis PWM 0% oder 100% oder
der Befehl "keine Änderung" eintrifft.
Diese Befehlsart entspricht den Tasten des Handsenders.

Not Aus
Abweichend vom Standardprotokoll gibt es den Befehl "Not Halt",
der für alle Fahrzeuge gilt:
11110000
Dieser Befehl muss 2 mal unmittelbar hintereinader gesendet werden.
Auf diesen Befehl reagieren alle Empfänger sofort. Adressunabhängig.